(57)【要約】【課題】オペレータがハーネスモデルを曲げて組み込む操作を容易化したモデル曲げ操作入力装置を提供する。【解決手段】オペレータ操作を受けてハーネスモデル１００を曲げるモデル曲げ操作入力装置が、オペレータ操作に基づいて、ハーネスモデル１００上に円柱、円錐又は円錐台からなる仮想モデル３００を生成する手段と、ハーネスモデル１００と仮想モデル３００との接触面によりハーネスモデル１００の可展面が形成されるように、ハーネスモデル１００の形状をシミュレーションする手段と、を含む。【選択図】図３
2010108060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オペレータ操作を受けてハーネスモデルを曲げるモデル曲げ操作入力装置であって、
オペレータ操作に基づいて、該ハーネスモデル上に円柱、円錐又は円錐台からなる仮想モデルを生成する手段と、
該ハーネスモデルと該仮想モデルとの接触面により該ハーネスモデルの可展面が形成されるように、該ハーネスモデルの形状をシミュレーションするシミュレーション手段と、
を具備するモデル曲げ操作入力装置。
【請求項２】
前記シミュレーション手段は、オペレータ操作により該仮想モデルの形状を規定するパラメータの値が変更されるのに応じて、該ハーネスモデルの新たな形状をシミュレーションする、請求項１に記載のモデル曲げ操作入力装置。
【請求項３】
前記シミュレーション手段は、オペレータ操作により該仮想モデルが並進運動又は回転運動するのに応じて、該ハーネスモデルの新たな形状をシミュレーションする、請求項１に記載のモデル曲げ操作入力装置。
【請求項４】
オペレータ操作を受けてハーネスモデルを曲げるモデル曲げ操作入力方法であって、
オペレータ操作に基づいて、該ハーネスモデル上に円柱、円錐又は円錐台からなる仮想モデルを生成するステップと、
該ハーネスモデルと該仮想モデルとの接触面により該ハーネスモデルの可展面が形成されるように、該ハーネスモデルの形状をシミュレーションするシミュレーションステップと、
を具備するモデル曲げ操作入力方法。
【請求項５】
オペレータ操作を受けてハーネスモデルを曲げるモデル曲げ操作入力装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、該コンピュータに、
オペレータ操作に基づいて、該ハーネスモデル上に円柱、円錐又は円錐台からなる仮想モデルを生成するステップと、
該ハーネスモデルと該仮想モデルとの接触面により該ハーネスモデルの可展面が形成されるように、該ハーネスモデルの形状をシミュレーションするシミュレーションステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示技術は、オペレータ操作を受けてハーネスモデルを曲げるモデル曲げ操作入力装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械製品や装置の開発においては、部品の３次元モデルを使用して部品の組立手順がシミュレーションされ、そのアニメーションが組立マニュアルとして利用されている。部品には、ワイヤ、ハーネス、ケーブル等の柔軟物も含まれ、これらの柔軟物は本明細書においてハーネスと呼ばれる。また、３次元モデルを計算機上で仮想的に組み立てるシステムは、デジタルモックアップと呼ばれる。また、ハーネスモデルを柔軟に変形させる技術は、ハーネスシミュレーションと呼ばれる。ハーネスシミュレーション機能を持つデジタルモックアップは、ハーネスを組み込む操作をシミュレーションする。
【０００３】
図１は、ハーネス組み込み操作の例を示す図である。この例は、図１（Ａ）において、ハーネス１００を部品１１０と部品１２０との間に組み込む操作である。具体的には、オペレータ（ユーザ）は、まず、図１（Ｂ）に示されるように、ハーネス１００のコネクタ１０２を部品１１０のコネクタ１１２に接続する。次いで、オペレータは、図１（Ｃ）に示されるように、ハーネス１００のコネクタ１０４を部品１２０のコネクタ１２２に接続する。
【０００４】
図２は、図１に示されるハーネス組み込み操作の問題点を説明するための図である。図２（Ａ）に示されるようにコネクタ１０２をコネクタ１１２に接続した後、オペレータは、コネクタ１０４をコネクタ１２２に接続するため、コネクタ１０４を移動させる。多くのデジタルモックアップにおいて、部品の移動は、マウスによるドラッグ操作で実現されるようになっている。
【０００５】
しかしながら、オペレータは、マウスにより部品を移動させるための操作として、通常、部品の中心を基準として並進運動操作又は回転運動操作を実行することしかできない。そのため、オペレータは、コネクタ１０４の移動を行う場合、図２（Ｂ）に示されるように、並進運動操作及び回転運動操作をそれぞれ複数回にわたって繰り返す必要がある。そのような煩雑な移動操作を経て、図２（Ｃ）に示されるように、ハーネス組み込み操作が完了する。なお、ハーネス１００の形状は、コネクタ１０４の移動に伴い、ハーネスシミュレーション機能により自動的に更新される。
【０００６】
なお、本開示技術に関連する技術として、曲面の一部を局所的に指定して変形させて自由曲面を作成し得るようにすることにより、実用上リアルタイムで対話操作によって所望の曲面をステップ的に形成させていくことを可能にした、コンピュータグラフィクスにおける曲面形成方法が知られている。また、二つのパラメータの多項式からなる自由曲面形状（基準曲面）とその曲面上の指定点での変位量とから、可変オフセット曲面を演算する機能を有する画像入力装置が知られている。また、滑らかな曲面データを作成でき、また、１つ１つの曲面の把握が容易で、より正確な曲面データの作成が可能な非接触測定点群リバースシステムが知られている。
【０００７】
【特許文献１】特許第２５７８７５５号公報
【特許文献２】特開平７−２８２２９７号公報
【特許文献３】特開２００６−８５３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本開示技術は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、オペレータがハーネスモデルを曲げて組み込む操作を容易化したモデル曲げ操作入力装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本開示技術の一つの面によれば、オペレータ操作を受けてハーネスモデルを曲げるモデル曲げ操作入力装置であって、オペレータ操作に基づいて、該ハーネスモデル上に円柱、円錐又は円錐台からなる仮想モデルを生成する手段と、該ハーネスモデルと該仮想モデルとの接触面により該ハーネスモデルの可展面が形成されるように、該ハーネスモデルの形状をシミュレーションするシミュレーション手段と、を具備するモデル曲げ操作入力装置が提供される。
【００１０】
さらに、本開示技術の他の面によれば、上述の装置で実行されるモデル曲げ操作入力方法と、コンピュータをそのモデル曲げ操作入力装置として機能させるためのプログラムと、が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
開示のモデル曲げ操作入力装置によれば、オペレータが、ハーネスモデル上に円柱、円錐又は円錐台からなる仮想モデルを設定する。すると、ハーネスモデルと仮想モデルとの接触面によりハーネスモデルの可展面が形成されるようにハーネスモデルの形状がシミュレーションされる。そのため、オペレータがハーネスモデルを曲げて組み込む操作が容易化せしめられる。ここで、可展面（developable surface）とは、平面に展開することができる曲面をいう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本開示技術の実施形態について説明する。図３は、ハーネスを曲げるための仮想の円モデルを使用したハーネス組み込み操作を示す図であって、図１及び図２に対応するものである。本開示技術は、移動操作を容易にするために、図３に示されるように、ハーネスを曲げるための特殊な仮想モデルを使用する。
【００１３】
簡単のため２次元で説明すると、例えば、図３（Ａ）に示すような円モデル３００が仮想的に配置される。そして、図３（Ｂ）や（Ｃ）に示されるように、オペレータが円の半径や位置を変更すると、開示の入力装置は、ハーネスの曲がり具合を制御し、コネクタ１０４を移動させる。円モデル３００の半径や位置は、マウス等で簡単に変更することが可能である。
【００１４】
図４は、本開示技術の一実施形態によるモデル曲げ操作入力装置の機能構成を示すブロック図である。図４に示されるように、このモデル曲げ操作入力装置は、３次元モデル入力部４００、ハーネスモデル入力部４０２、仮想モデル生成部４０４、ユーザ操作入力部４０６、モデル位置計算部４０８、ハーネスシミュレーション部４１０、及び３次元モデル表示部４１２を備える。
【００１５】
３次元モデル入力部４００は、組み立てられる機械装置を構成する部品の３次元形状データと位置データとを入力して保存する。ハーネスモデル入力部４０２は、ハーネスの径、長さ等の形状データと位置データとを入力して保存する。仮想モデル生成部４０４は、ハーネスモデルを曲げるときの仮想モデルを生成する。ユーザ操作入力部４０６は、ユーザのマウス操作等から移動に関するデータを入力する。モデル位置計算部４０８は、入力された移動データを部品の３次元的な移動量に変換して、移動後の部品の位置を計算する。
【００１６】
ハーネスシミュレーション部４１０は、ハーネスモデルの両端又は一端が移動する場合に、ハーネスが変形することによる新しい形状及び位置を計算する。この計算は、ハーネスモデルと仮想モデルとの接触面によりハーネスモデルの可展面が形成されるように、ハーネスモデルの形状をシミュレーションするものである。３次元モデル表示部４１２は、計算された部品モデルの位置やハーネス形状をモニタ等に表示する。
【００１７】
図５は、ハーネスの端点位置の計算について説明するための図である。以下、仮想モデルの生成及び移動操作が説明される。最初に２次元で説明され、次に３次元に拡張される。２次元の場合、仮想モデルとして円が使用される。その円は、例えば、直線状のハーネスに対し、その直線の中点位置に接する位置に初期位置として配置される。円の半径の初期値は、例えば、ハーネスの長さの１／Ｎとされ、Ｎは、オペレータ（ユーザ）によって事前に設定される。円の位置の移動は、マウスで円を選択してドラッグすることにより実現される。また、円の半径の変更は、マウスで円周部分を選択し、ドラッグして、円のサイズを変更することで実現される。
【００１８】
円の位置と大きさとが決定された後、ハーネスの端部の位置が計算される。例えば、ハーネスが円周に沿って曲がると仮定して、ハーネスの端部の位置を決めることができる。図５に示すように、ハーネスの固定されている方の端部の位置＝（０，０）、ハーネス全体の長さ＝Ｌのとき、円の半径Ｒ、円の中心の位置（ｓ，Ｒ）に対してハーネスの端部の位置Ｐは次のようになる。ただし、πは円周率である。
Ｐ＝（２ｓ−Ｌ＋Ｒ＊π，２Ｒ）
【００１９】
図６は、３次元の仮想モデルとその移動（並進運動）操作とを示す図である。図６を用いて、３次元の場合が説明される。一番簡単な例として、図６（Ａ）に示されるように、２次元の場合の円が円柱６００に置き換えられる。ハーネス１００は線状のものと面状のものとに分けられるが、前者は後者に含まれる。図６（Ｂ）に示されるように、オペレータは、２次元の場合と同様に円柱６００の位置や半径を調整することで、ハーネス１００の端部の位置を操作することができる。
【００２０】
図７は、３次元の仮想モデルとその回転運動操作とを示す図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、３次元では円柱６００の運動操作として、並進運動に加えて回転運動を行わせることで、オペレータは、ハーネス１００の端部の位置を横方向にずらすことができる。
【００２１】
図８は、円錐台の仮想モデルを示す図である。仮想モデルは、円柱６００の代わりに、図８に示されるような円錐台８００であってもよく、更には円錐であってもよい。これにより、面状のハーネス１００に対しては、両端の線分が平行でないような形状が生成され得る。
【００２２】
図９は、仮想モデルの曲がり角度の操作について説明するための図である。以上の説明では、ハーネスが円モデルの１８０度の円弧上に沿って曲げられるものとされているが、図９に示されるように、曲がり角度θを変更可能にしてもよい。
【００２３】
図１０は、モデル曲げ操作入力装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図１０に示されるモデル曲げ操作入力装置は、中央処理装置（ＣＰＵ）１０１２及び主記憶装置（ＭＳ）１０１４を有するコンピュータ本体１０１０、出力装置としてのディスプレイ１０２０、入力装置としてのキーボード１０２２、同じく入力装置としてのマウス１０２４、補助（外部）記憶装置としてのハードディスク装置１０３０等を備えるコンピュータである。ＣＰＵ１０１２が主記憶装置１０１４にロードされたプログラム（ソフトウェア）に従って動作することで、前述の図２に示される各機能が実現される。
【００２４】
図１１は、モデル曲げ操作入力装置におけるソフトウェアによる処理手順の一例を示す図である。図１１は、図１に示されるハーネス組み込み操作に対応する動作をあわせて示している。なお、曲げ操作の開始（ブロック１１００）の前に、３次元モデル入力部４００が、組み立てられる機械装置を構成する部品の３次元形状データと位置データとを入力して保存している。また、ハーネスモデル入力部４０２が、ハーネスの径、長さ等の形状データと位置データとを入力して保存している。
【００２５】
曲げ操作が開始されると、まず、仮想モデル生成部４０４が、オペレータからの入力操作に基づいて、ハーネスモデル１００を曲げるための仮想モデルとしての円柱モデル６００を生成するとともに、当該仮想モデルのパラメータの初期値を設定する（ブロック１１０２）。そのパラメータは、円柱モデル６００の半径等である。
【００２６】
次いで、仮想モデル生成部４０４は、円柱モデル６００をハーネスモデル１００上に配置する（ブロック１１０４）。具体的には、仮想モデル生成部４０４は、図５を用いて説明されたように、ハーネスモデル１００の中点に接する位置（初期位置）に円柱モデル６００を配置する。
【００２７】
次いで、ユーザ操作入力部４０６が、ユーザからの移動データを入力する（ブロック１１０６）。具体的には、ユーザ操作入力部４０６は、部品１２０のコネクタ１２２の位置を目的位置として、ハーネスモデル１００のコネクタ１０４を移動するよう指示するデータを入力する。
【００２８】
次いで、モデル位置計算部４０８が、図５を用いて説明されたように、コネクタ１０４の移動後の位置を計算する（ブロック１１０８）。
【００２９】
次いで、ハーネスシミュレーション部４１０が、ハーネスモデル１００と仮想モデル６００との接触面によりハーネスモデル１００の可展面が形成されるように、ハーネスモデル１００の形状をシミュレーションする（ブロック１１１０）。
【００３０】
ハーネスシミュレーション部４１０は、オペレータ操作により仮想モデルすなわち円柱モデル６００の形状を規定するパラメータの値が変更される度に、ハーネスモデル１００の新たな形状をシミュレーションする。そのパラメータは、半径、図９を用いて説明された曲がり角度θ、等である。
【００３１】
また、ハーネスシミュレーション部４１０は、オペレータ操作により仮想モデルすなわち円柱モデル６００が並進運動又は回転運動せしめられる度に、ハーネスモデル１００の新たな形状をシミュレーションする。かかる並進運動及び回転運動は、それぞれ、図６及び図７を用いて説明されたものである。
【００３２】
ハーネスシミュレーション部４１０によってハーネスモデル１００の形状がシミュレーションされる度に、３次元モデル表示部４１２が、その形状をディスプレイ１０２０に表示する（ブロック１１１２）。
【００３３】
以上の実施形態に関し、以下の付記を開示する。
【００３４】
（付記１）  オペレータ操作を受けてハーネスモデルを曲げるモデル曲げ操作入力装置であって、
オペレータ操作に基づいて、該ハーネスモデル上に円柱、円錐又は円錐台からなる仮想モデルを生成する手段と、
該ハーネスモデルと該仮想モデルとの接触面により該ハーネスモデルの可展面が形成されるように、該ハーネスモデルの形状をシミュレーションするシミュレーション手段と、
を具備するモデル曲げ操作入力装置。
【００３５】
（付記２）  前記シミュレーション手段は、オペレータ操作により該仮想モデルの形状を規定するパラメータの値が変更されるのに応じて、該ハーネスモデルの新たな形状をシミュレーションする、付記１に記載のモデル曲げ操作入力装置。
【００３６】
（付記３）  前記シミュレーション手段は、オペレータ操作により該仮想モデルが並進運動又は回転運動するのに応じて、該ハーネスモデルの新たな形状をシミュレーションする、付記１に記載のモデル曲げ操作入力装置。
【００３７】
（付記４）  オペレータ操作を受けてハーネスモデルを曲げるモデル曲げ操作入力方法であって、
オペレータ操作に基づいて、該ハーネスモデル上に円柱、円錐又は円錐台からなる仮想モデルを生成するステップと、
該ハーネスモデルと該仮想モデルとの接触面により該ハーネスモデルの可展面が形成されるように、該ハーネスモデルの形状をシミュレーションするシミュレーションステップと、
を具備するモデル曲げ操作入力方法。
【００３８】
（付記５）  前記シミュレーションステップは、オペレータ操作により該仮想モデルの形状を規定するパラメータの値が変更されるのに応じて、該ハーネスモデルの新たな形状をシミュレーションする、付記４に記載のモデル曲げ操作入力方法。
【００３９】
（付記６）  前記シミュレーションステップは、オペレータ操作により該仮想モデルが並進運動又は回転運動するのに応じて、該ハーネスモデルの新たな形状をシミュレーションする、付記４に記載のモデル曲げ操作入力方法。
【００４０】
（付記７）  オペレータ操作を受けてハーネスモデルを曲げるモデル曲げ操作入力装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、該コンピュータに、
オペレータ操作に基づいて、該ハーネスモデル上に円柱、円錐又は円錐台からなる仮想モデルを生成するステップと、
該ハーネスモデルと該仮想モデルとの接触面により該ハーネスモデルの可展面が形成されるように、該ハーネスモデルの形状をシミュレーションするシミュレーションステップと、
を実行させるためのプログラム。
【００４１】
（付記８）  前記シミュレーションステップは、オペレータ操作により該仮想モデルの形状を規定するパラメータの値が変更されるのに応じて、該ハーネスモデルの新たな形状をシミュレーションする、付記７に記載のプログラム。
【００４２】
（付記９）  前記シミュレーションステップは、オペレータ操作により該仮想モデルが並進運動又は回転運動するのに応じて、該ハーネスモデルの新たな形状をシミュレーションする、付記７に記載のプログラム。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、ハーネス組み込み操作の例を示す図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図１に示されるハーネス組み込み操作の問題点を説明するための図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、ハーネスを曲げるための仮想の円モデルを使用したハーネス組み込み操作を示す図である。
【図４】本開示技術の一実施形態によるモデル曲げ操作入力装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】ハーネスの端点位置の計算について説明するための図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、３次元の仮想モデルとその移動（並進運動）操作とを示す図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、３次元の仮想モデルとその回転運動操作とを示す図である。
【図８】円錐台の仮想モデルを示す図である。
【図９】仮想モデルの曲がり角度の操作について説明するための図である。
【図１０】モデル曲げ操作入力装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図１１】モデル曲げ操作入力装置におけるソフトウェアによる処理手順の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１００    ハーネス
１０２    コネクタ
１０４    コネクタ
１１０    部品
１１２    コネクタ
１２０    部品
１２２    コネクタ
３００    円モデル
４００    ３次元モデル入力部
４０２    ハーネスモデル入力部
４０４    仮想モデル生成部
４０６    ユーザ操作入力部
４０８    モデル位置計算部
４１０    ハーネスシミュレーション部
４１２    ３次元モデル表示部
６００    円柱
８００    円錐台
１０１０    コンピュータ本体
１０１２    中央処理装置（ＣＰＵ）
１０１４    主記憶装置（ＭＳ）
１０２０    ディスプレイ
１０２２    キーボード
１０２４    マウス
１０３０    ハードディスク装置
【図１】
2010108060.tif 000003
【図２】
2010108060.tif 000004
【図３】
2010108060.tif 000005
【図４】
2010108060.tif 000006
【図５】
2010108060.tif 000007
【図６】
2010108060.tif 000008
【図７】
2010108060.tif 000009
【図８】
2010108060.tif 000010
【図９】
2010108060.tif 000011
【図１０】
2010108060.tif 000012
【図１１】
2010108060.tif 000013